一種節(jié)能型LED開關(guān)電源方案分享

　　LED開關(guān)電源在最近幾年的新產(chǎn)品研發(fā)過程中，逐漸開始向節(jié)能、高效和集成化的方向發(fā)展。在此前的方案分享中，我們曾經(jīng)為大家分享過一些大功率驅(qū)動LED開關(guān)電源的設(shè)計方案，在今天的文章中小編整理了一種節(jié)能型LED電源的設(shè)計方案，在這里與大家一同分享，一起來看看吧。

　　這種節(jié)能型的LED開關(guān)電源設(shè)計方案系統(tǒng)框圖，如下圖圖1所示。

圖1

　　從這種LED開關(guān)電源的系統(tǒng)框圖設(shè)計中我們可以看到，本系統(tǒng)采用了LED驅(qū)動電路中常用的單端反激式拓?fù)洌撏負(fù)湓O(shè)計較為簡單。輸入采用了四個1N4007作為全波整流，而后經(jīng)過π型濾波器整流，采用了TinySwich-Ⅲ系列中功率容量最大的TNY280作為開關(guān)控制IC。在磁芯的選擇方面，本方案主要采用EE19磁芯實現(xiàn)初次級隔離，并使用雙路輸出實現(xiàn)運放的獨立供電，采用運放和電壓比較器作為反饋控制以實現(xiàn)高精度恒流控制。在散熱方面，我們采用低導(dǎo)通壓降的肖特基整流管ER303減少二極管發(fā)熱，濾波電容采用ESR可接受的普通電解電容降低電容溫升。該電源系統(tǒng)的電路原理圖如下圖圖2所示。

圖2

　　在該種節(jié)能型LED開關(guān)電源的主電路設(shè)計過程中，我們使用PIExpert7軟件所設(shè)計出電路框圖如圖3所示。該軟件設(shè)計出的原理圖基本都采用比較極限的參數(shù)。因此修改了高頻變壓器從EE19改為EE20/20/5（磁芯氣隙改?。ｉ_關(guān)IC也從TNY275改為TNY280。目的是使得整個電路發(fā)熱量減少，更加穩(wěn)定，以便于更好的適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境。

　　同時，為了更好的符合節(jié)能集成的設(shè)計要求，本方案中的差模抑制方面也進(jìn)行了調(diào)整，改為僅采用一個0.1μ的X電容作為差模抑制，把單電容濾波改為π型濾波。此外改動較大的是反饋回路，因為如果僅僅采用TL431作為恒壓控制，控制精度較低，且不好實現(xiàn)恒流控制。假設(shè)采用三極管S8550加TL431作為恒流穩(wěn)壓控制，精度不夠高，并且電流采樣電阻一定要取較大阻值，導(dǎo)致效率下降。因此本設(shè)計最終采用的是SOP封裝的雙運放LM358，可實現(xiàn)高精度的恒流控制，并為電路系統(tǒng)提供穩(wěn)妥的過壓保護(hù)。同時，電流取樣電阻可改為小至0.5Ω（為減小體積，用兩個1Ω電阻并聯(lián)）的高精度（誤差值為1%）金屬膜電阻。

　　在完成了上述調(diào)整后，接下來我們來看一下運放LM358的A、B兩部分電壓比較器的設(shè)計。首先來看運放LM358的B部分組成的電壓比較器。連接比較器B反相端的外圍電路，是可控穩(wěn)壓管TL431組成的恒壓源。TL431的陽極和ref端連接在一起，此時陽極的電壓約為2.5V。因此電壓比較器B反相端的電壓接近于2.5V。

圖3

　　通過對圖1和圖3電路系統(tǒng)及框圖的對比，我們可以看到，在整個LED開關(guān)電源的電路設(shè)計過程中，運放LM358的A部分主要通過0.5Ω的金屬膜高精度電阻串接接到輸出回路作為電流取樣電阻，經(jīng)4702電阻連接到運放A同相端進(jìn)行加大。應(yīng)該令運放A的輸出電壓在額定輸出恒流（1WLED燈珠的工作點，350mA）時剛好等于電壓比較器B的反相端電壓，也就是2.5V。通過電壓比較器B與穩(wěn)壓管的過壓回饋進(jìn)行電壓比較。正常工作時，電壓比較器同相端的電壓圍繞2.5V波動。

　　為了印證這種設(shè)計的可靠性和安全性能，在這里我們假設(shè)因出現(xiàn)某種原因而導(dǎo)致輸出電流過大，則此時比較器B同相端電壓高于反相端，電壓比較器輸出高電平，光耦內(nèi)部發(fā)光二極管導(dǎo)通，于是光耦的C腳將從TNY280的EN/UV腳引出較大電流，導(dǎo)致TNY280內(nèi)部MOS管的PWM方波占空比降低，使得輸出電壓回落，輸出電流也就降低了，就這樣達(dá)到恒流的目的。同樣的，當(dāng)某種原因?qū)е螺敵鲭娏鹘档?，比較器反相端電平高于同相端電平，光耦C腳引出較小電流，導(dǎo)致TNY280內(nèi)部MOS管的PWM方波占空比升高，使得輸出電壓回升，輸出電流也就增大了，達(dá)到恒流的目的?？梢姯h(huán)路為負(fù)反饋控制，實現(xiàn)恒流。

　　而在這種節(jié)能型LED開關(guān)電源的運行和工作過程中，整個電路系統(tǒng)的過壓保護(hù)工作，主要由電壓比較器B實現(xiàn)。當(dāng)電源處于空載狀態(tài)時，輸出端電壓VCC1不斷上沖，達(dá)到兩個穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值之和以后。此時穩(wěn)壓管導(dǎo)通，微電流約為0.04mA。該電流在同相端產(chǎn)生約5V的高電平，電壓比較器B同相端比反相端電壓要高，電壓比較器輸出高電平。通過光耦令TNY280的使能引腳EN/UV導(dǎo)出較大電流，控制TNY280的脈沖信號減少，所以輸出將穩(wěn)定在40V上下。不會一直上沖而導(dǎo)致炸機(jī)。

圖4

　　以上就是本文針對一種節(jié)能型的LED開關(guān)電源設(shè)計方案，所進(jìn)行的分享，希望能夠?qū)Ω魑还こ處煹姆桨秆邪l(fā)和設(shè)計工作有所幫助。